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为什么俄国火箭发动机这么厉害?

2018-04-22  冬竹456

牛的不是俄罗斯,是前苏联。

RD-170系列火箭发动机,是目前液氧煤油火箭发动机的最高水准。当年前苏联在登月的N-1火箭接连失败,输掉太空竞赛后,痛定思痛,投入巨资研发RD-170系列火箭发动机,这个发动机完全可以用神器来形容。为什么俄国火箭发动机这么厉害?RD-170火箭发动机,一台发动机2个预燃室4个喷管

而美国在搞完阿波罗登月的土星5号火箭的F1液氧煤油火箭发动机之后,认为液氧煤油火箭发动机已经没有什么潜力,转攻攻液氢液氧火箭和固体燃料火箭,万万没想到苏联人居然可以在在液氧煤油火箭领域可以玩出新花样,做到如此之强的地步。为什么俄国火箭发动机这么厉害?RD-170火箭发动机与F1火箭发动机对比。

实际上美国人在氢氧火箭发动机和固体燃料火箭发动机领域是远领先于俄罗斯的。但是固体燃料火箭发动机比冲较低,不利于做大型火箭发动机。而液氢比重小,占用结构体积太多,而且火箭的泵机速率氢泵要比氧泵快8倍,难以协调。而更重要的是缺点是,不管是固体燃料还是液氢的价格都很贵,液氢价格是煤油的将近20倍,而且因为液氢是非常危险的易爆品,发动机整体可靠性要求高。所以尽管美国有氢氧火箭发动机最牛逼的神器SSME,但是价格昂贵,不算燃料,每台发动机造价高达5500万美元。为什么俄国火箭发动机这么厉害?美国人搞SSME这种是给可回收的航天飞机用的,要是像德尔塔火箭这种打法,NASA会破产的。

而毛子的RD-170之所以能取得如此突破,其一是增加燃烧室压力。美国认为液氧煤油燃料燃烧室压力过大的,容易出现烧结现象,进而导致事故,所以把燃烧室压力限制在7MPa。但是毛子经过研究发现,如果在煤油提炼技术上下功夫,降低煤油的含硫量,可以大大减少烧结现象发生,所以RD-170燃烧室压力可以达到F1的4倍多。

而最大创新就是应用的高压补燃技术,即使增加燃烧室压力,所能参加燃烧的液氧煤油依旧有限。而毛子相出高压补燃技术,即在燃烧室内加注过量的氧气,产出的燃气中依然含有大量的氧气,然后再喷管中层层加注补充燃料继续燃烧,从而增大推力。不要小看这一技术,这需要对于火焰控制以及燃料加注有非常高的造诣才能实现,苏联是进行艰苦卓越的研究才攻克。为什么俄国火箭发动机这么厉害?RD-170火箭发动机最初是给暴风雪号航天飞机的能源号火箭用的

正是依靠这技术,RD-170的比冲值可以比美国自认为极限的F1火箭依旧高出11%,从而性价比非常突出。所以,在苏联解体后,美国才会对这个火箭如此感兴趣,出资赞助了适合美国型号的改型RD-180(单预燃室双喷管),还同意该发动机生产线放在俄罗斯,美国只买成品这样“不平等协议”,只为获得这一神器,将其应用在ATLAS火箭上,降低发射成本。为什么俄国火箭发动机这么厉害?ATLAS-5

至于前段时间很火的马克斯SpeaceX的重型猎鹰火箭的梅林-1D液氧煤油火箭发动机,马克斯自己也承认是个弱点,其用27台梅林-1D小发动机(比冲282,77吨的推力)帮一起凑的大推力完全是个作死行为啊,帮越多,可靠性越渣,当年毛子的N-1火箭就是死在这种情况下的啊。为什么俄国火箭发动机这么厉害?重型猎鹰火箭结构图

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